[0001] 本发明涉及光伏发电站结构设计领域，具体涉及一种轻型屋面光伏支架系统及其安装方法。

[0002] 太阳能作为一种清洁、可再生的新能源，其应用在全球范围内正以前所未有的速度增长，尤其是在光伏发电领域。随着技术的进步和成本的降低，光伏电站项目逐渐成为推动能源结构转型、实现绿色低碳发展的重要力量。其中，分布式光伏电站以其灵活的安装方式、较低的建设成本以及对电网的友好性，受到了广泛的青睐。然而，在推动这一进程的同时，也面临着诸多技术挑战和实际问题。特别是在将光伏支架系统安装于既有建筑屋面上的过程中，如何确保结构安全、防水保温性能不受影响，成为了业界关注的焦点。

[0003] 在原有屋面上增设光伏系统，首要考虑的是结构安全问题。光伏支架系统作为新增荷载，其重量、风荷载等因素均会对既有建筑结构产生影响。特别是风荷载，作为光伏系统的主要受力来源之一，其向上的风揭力往往成为控制设计的关键因素。传统的抵抗向上风荷载的方法，如增加结构支撑系统自重，虽然能有效提高结构的抗风能力，但也可能导致结构过于笨重，不利于施工和维护；而另一种方法，即在原有楼板上开竖孔设置拉锚系统，虽然能更有效地传递风荷载至基础结构，但往往会对屋面的防水和保温系统造成不可逆的损害，且后续修复难度大、成本高。

[0004] 防水与保温系统作为建筑屋面的两大核心功能层，其完整性和有效性对于维护建筑结构的健康、延长使用寿命以及保障居住者的舒适度至关重要。防水层作为抵御外界水分渗透的第一道防线，能够有效防止雨水、雪水等渗入建筑内部，避免墙体、楼板受潮损坏，甚至引发霉变、腐蚀等严重问题。而保温层则通过减少热量传递，保持室内温度稳定，降低能源消耗，提升居住环境的节能性和舒适度。

[0005] 光伏支架不仅承载着光伏板，将太阳能转化为电能，还需稳固地固定在建筑屋面上，以确保其长期稳定运行。这一过程中，无论是采用传统的打孔安装拉锚方式，还是尝试其他更为先进的固定技术，都不可避免地会对屋面结构造成一定程度的侵入，尤其是直接威胁到防水层和保温层的完整性。

[0006] 打孔安装拉锚时，钻孔操作可能穿透防水层，导致局部防水失效，形成潜在的渗漏点。即便在钻孔后立即进行防水材料的修补，但由于新旧材料之间的结合强度、老化速度差异等因素，这些修补区域往往成为日后渗漏的高发区。同时，钻孔还可能破坏保温层的连续性，影响保温效果，尤其是在寒冷地区，保温层的破坏将直接导致室内热量快速散失，增加供暖能耗。

[0007] 除了打孔安装外，其他固定方式如胶粘、夹具固定等，虽然能在一定程度上减少对防水层和保温层的直接破坏，但也可能因材料选择不当、施工工艺不精等原因，留下隐患。例如，胶粘剂可能因老化、温度变化等因素失去粘性，导致光伏支架松动；夹具固定则可能因安装不牢固或长期受力不均，造成局部应力集中，进而损坏防水层和保温层。尽管可以通过后补措施进行修复，但这些修复措施往往难以完全恢复原有系统的功能，长期效果堪忧。

[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0034] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

[0035] 应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0036] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

[0037] 本发明的第一目的是提供一种轻型屋面光伏支架系统，如图1和图2所示，包括若干光伏支架；若干组光伏支架纵、横排列组成整个屋面光伏系统；相邻的所述光伏支架之间通过封闭钢板6连接；相邻的光伏支架之间通过封闭钢板6连接，设置在相邻组件外边框之间的空隙处，以减少风荷载，且可作为行走通道，也可以作为组件电缆的盖板；封闭钢板6表面可采用防滑处理，提高行走安全性。

[0038] 所述光伏支架包括第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3；光伏面板4两端分别与第一组件外边框1和第二组件外边框2连接；光伏面板3中部与若干个组件内边框3连接；本发明组件边框选取轻质高强度的材料，如铝合金或轻质钢材，并且进行结构优化，最大限度减轻光伏支架系统的自重，减少对既有建筑结构的负荷。

[0039] 具体的，所述光伏面板3与第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3均胶粘连接，确保连接的牢固性和密封性。光伏面板3和第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3在工厂提前预制连接，也可以进行现场连接，形成稳定的框架结构；本发明光伏支架可以直接搁置在原有建筑屋面上，也可以通过在建筑屋面上设置基础与组件边框连接，例如通过锚栓9与混凝土基础5连接；混凝土基础5的设计应根据屋面结构、光伏支架重量、风荷载等因素进行综合考虑。混凝土基础5可采用预制或现场浇筑方式施工，确保与屋面结构紧密连接。混凝土基础5的间距应与组件尺寸相匹配，以便于光伏支架的安装和固定。

[0040] 组件边框上设置有孔，钢索7穿过组件边框上的预留孔，贯穿光伏支架；钢索7两端均与女儿墙通过钢索锚固件8连接，形成稳定的拉结系统，以提高抗风能力；钢索7采用高强度不锈钢或镀锌钢丝制成，具有良好的耐腐蚀性和抗拉强度。

[0041] 本发明的第二目的是提供一种轻型屋面光伏支架系统的安装方法，具体包括以下步骤：

[0042] 在工厂内，将光伏面板4的两端分别与第一组件外边框1和第二组件外边框2进行胶粘连接，确保连接牢固且密封；同时，将光伏面板4的中部与若干个组件内边框3也进行胶粘连接，形成稳定的预制框架，对预制好的光伏支架框架进行质量检查，确保所有连接处无松动、无漏胶现象；光伏面板4与第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3也可在现场进行胶粘固定连接；

[0043] 根据设计图纸，在原有建筑屋面上确定光伏支架的安装位置，并使用测量工具进行精确标记；将预制好的若干个光伏支架框架放置在标记好的位置上，确保边框与屋面接触紧密，如有需要，可使用适当的固定件(如螺丝)将边框固定在屋面上；

[0044] 调整光伏支架的位置，确保其与女儿墙的距离适中，便于后续安装钢索7；将组件外边框与混凝土基础5连接；将相邻的光伏支架通过封闭钢板6连接；在组件边框上预留的孔中穿过钢索7，确保钢索能够顺畅地贯穿整个光伏支架；将钢索7的两端分别固定在女儿墙上，使用钢索锚固件8连接，检查整个拉结系统是否牢固可靠，无松动或变形现象，确保钢索7拉紧且稳固；

[0045] 在光伏支架安装完成后，进行系统的调试工作，包括检查光伏面板4的接线是否正确、支架是否稳固等；进行光伏系统的性能测试，包括发电量测试、抗风能力测试等，确保系统能够正常运行并满足设计要求；

[0046] 定期对光伏支架进行检查和维护，包括检查边框连接处是否松动、钢索是否锈蚀等；定期清洁光伏面板表面的灰尘和污垢，保持其良好的发电效率；确保这种轻型屋面光伏支架在使用过程中具有良好的稳定性和安全性。

[0047] 实施例1

[0048] 一种轻型屋面光伏支架，包括第一组件外边框1、第二组件外边框2、组件内边框3和光伏面板4；所述光伏面板4两端分别与第一组件外边框1和第二组件外边框2连接；所述光伏面板3中部与2个组件内边框3连接。本发明组件边框选取轻质高强度的铝合金。

[0049] 具体的，所述光伏面板3与第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3均胶粘连接，确保连接的牢固性和密封性。光伏面板3和第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3在工厂提前预制连接，形成稳定的框架结构；本发明光伏支架可以直接搁置在原有建筑屋面上。

[0050] 组件边框上设置有孔，钢索7穿过组件边框上的预留孔，贯穿光伏支架；钢索7两端均与女儿墙连接，形成稳定的拉结系统，以提高抗风能力；钢索7采用高强度不锈钢制成，具有良好的耐腐蚀性和抗拉强度。

[0051] 实施例2

[0052] 一种轻型屋面光伏支架，包括第一组件外边框1、第二组件外边框2、组件内边框3和光伏面板4；所述光伏面板4两端分别与第一组件外边框1和第二组件外边框2连接；所述光伏面板3中部与1个组件内边框3连接。本发明组件边框选取轻质高强度的轻质钢材。

[0053] 具体的，所述光伏面板3与第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3均胶粘连接，确保连接的牢固性和密封性。光伏面板3和第一组件外边框1、第二组件外边框2和组件内边框3在现场连接，形成稳定的框架结构；本发明光伏支架通过在建筑屋面上设置混凝土基础5与组件边框连接，通过锚栓9与混凝土基础5连接；混凝土基础5的设计应根据屋面结构、光伏支架重量、风荷载等因素进行综合考虑。混凝土基础5可采用预制或现场浇筑方式施工，确保与屋面结构紧密连接。混凝土基础5的间距应与组件尺寸相匹配，以便于光伏支架的安装和固定。

[0054] 组件边框上设置有孔，钢索7穿过组件边框上的预留孔，贯穿光伏支架；钢索7两端均与女儿墙连接，形成稳定的拉结系统，以提高抗风能力；钢索7采用高强度不锈钢或镀锌钢丝制成，具有良好的耐腐蚀性和抗拉强度。

[0055] 综上所述，本发明的轻型屋面光伏支架，通过连接内外边框形成光伏支架结构，光伏面板直接胶粘于边框上。该光伏支架可以直接搁置在原有建筑屋面上，也可以通过在建筑屋面上设置混凝土基础5与支架连接，相邻的光伏支架之间的缝隙设置封闭钢板6封堵，减轻了光伏系统自重的同时使得光伏系统承受的风荷载大大减小。本发明结构简单，受力合理，易于施工实现，适应能力强特别适用于已有建筑物屋面上使用。

[0056] 其次，本发明通过优化材料选择和结构设计，最大限度减轻光伏支架系统的自重，减少对既有建筑结构的负荷；采用钢索7拉结和封闭钢板6的设计，增强了支架系统的整体刚度和抗风能力，确保在恶劣天气条件下的安全稳定运行；同时，本发明支架系统组件标准化、模块化设计，便于现场快速组装，降低施工难度和成本，并且能够适应不同类型、不同坡度的既有建筑屋面，提高支架系统的普适性和应用范围。

[0057] 本发明光伏支架系统是通过将多个轻型光伏支架按照特定的布局和排列方式组合在一起，形成一个完整、高效且稳定的光伏支架系统。这些光伏支架不仅具备轻量化、高强度和易于安装的特点，还能通过灵活的布局适应不同形状、尺寸和坡度的屋面，从而最大化利用屋顶空间，提升发电效率。

[0058] 在屋面的纵向上，多个光伏支架被依次排列，相邻支架之间保持一定的间距，以便于通风散热、清洁维护以及电缆和管线的铺设。同时，这种排列方式也确保了光伏面板能够均匀地接受太阳辐射，提高整体发电效率。

[0059] 在屋面的横向上，光伏支架被并排设置，根据屋面的实际宽度和光伏面板的尺寸，可以确定横向排列的支架数量。通过调整支架之间的横向间距，可以进一步优化光伏阵列的布局，提高空间利用率和发电效率。

[0060] 光伏支架通过纵向和横向的组合，可以形成多种形状和大小的光伏阵列，以适应不同形状和尺寸的屋面。例如，在矩形或方形屋面上，可以采用规则的网格状排列；而在复杂形状的屋面上，则可以采用更灵活的排列方式，以确保光伏面板能够覆盖尽可能多的屋面面积。通过合理的布局和排列，光伏阵列系统能够最大限度地利用太阳辐射，提高发电效率。同时，轻量化设计减轻了系统自重，减少了风阻和阴影遮挡，进一步提升了发电性能。

[0061] 光伏支架的模块化设计和标准化生产使得系统具有较高的灵活性和适应性。可以根据不同屋面形状、尺寸和坡度进行定制化设计，满足不同用户的需求。此外，系统还易于扩展和维护，降低了长期运营成本。光伏支架系统利用太阳能进行发电，减少了对传统能源的依赖和环境污染。同时，系统的轻量化设计和高效发电性能也有助于降低建筑能耗和碳排放。

[0062] 本发明提供的轻型屋面光伏支架系统通过精心设计的光伏支架和灵活的排列方式，实现了对屋面空间的高效利用和最大化发电效率。该系统不仅具备轻量化、高强度和易于安装的特点，还具有较高的灵活性、适应性和安全性。在未来绿色建筑和可再生能源领域的发展中，该系统将具有广阔的应用前景和市场价值。

[0063] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。